Ученые из Технологического университета Наньян в Сингапуре (NTU Singapore) разработали мягкую и растяжимую батарею, которая питается от человеческого пота.
Батарея-прототип состоит из напечатанных серебряных чешуйчатых электродов, которые вырабатывают электричество в присутствии пота. Батарея размером 2 на 2 см плоская, как небольшая бумажная повязка, прикреплена к гибкому и впитывающему пот текстилю, который можно растягивать и прикреплять к носимым устройствам, таким как часы, браслеты или ремешки.
Чтобы продемонстрировать его потенциальное использование, когда оно будет встроено в носимые биосенсоры и другие электронные устройства, команда ученых проверила свое устройство с искусственным потом человека.
В отдельном исследовании команда сообщила, что человек, носивший батарею на запястье и ехавший на велотренажере в течение 30 минут, мог генерировать напряжение 4.2 В и выходную мощность 3.9 мВт, чего было достаточно для питания коммерческого датчика температуры. устройства и непрерывно отправлять данные на смартфон через Bluetooth.
Аккумулятор не содержит тяжелых металлов или токсичных химикатов, в отличие от обычных аккумуляторов, которые часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, вредных для окружающей среды.
Являясь более устойчивой альтернативой, которая могла бы сократить вредные электронные отходы, разработка батареи, работающей от пота, отражает стремление NTU найти решения для смягчения нашего воздействия на окружающую среду. Это одна из четырех великих проблем человечества, которые NTU стремится решить в рамках стратегического плана NTU 2025.
Ученый-материаловед, профессор Ли Пуи Си и декан аспирантуры NTU, который руководил исследованием, сказал: «Наш technology предвещает ранее недостижимую веху в разработке носимых устройств. Извлекая выгоду из повсеместного продукта — пота, мы могли бы найти более экологически чистый способ питания носимых устройств, который не использует обычные батареи. Это почти гарантированный источник энергии, вырабатываемой нашим организмом. Мы ожидаем, что батарея сможет питать все виды носимых устройств».
Доктор Лю Цзянь, научный сотрудник Школы материаловедения и инженерии НТУ, сказал: «Обычные батареи дешевле и распространены, чем когда-либо, но они часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, вредных для окружающей среды. Они также потенциально опасны для носимых устройств, где сломанная батарея может пролить токсичные жидкости на кожу человека. Наше устройство может предоставить реальную возможность полностью избавиться от этих токсичных материалов ».
Подчеркивая важность работы, проделанной исследовательской группой NTU, доцент Ирен Голдторп с кафедры электротехники и компьютерной инженерии Университета Ватерлоо, Канада, которая не участвует в исследовании, сказала: «Хорошо известно, что электроника не любит влагу, и поэтому носимые устройства обычно полностью закрыты, чтобы защитить их от пота. Эта работа превращает пот из помехи в актив, показывая, что он может улучшить проводимость печатных межсоединений и даже использовать пот в качестве электролита в пригодной для носки сгибаемой батарее. Это может открыть новую парадигму в дизайне носимой электроники ».
Новое определение способов питания батарей
Батарея, изготовленная из NTU, создается с помощью печатной краски, содержащей чешуйки серебра и гидрофильного поли (уретанакрилата) (HPUA), которые функционируют как электроды батареи, на растяжимом текстиле.
Когда серебряные хлопья контактируют с потом, его хлорид-ионы и кислотность заставляют хлопья слипаться, повышая их способность проводить электричество. Эта химическая реакция также вызывает прохождение электрического тока между электродами (см. Видео).
Когда материал аккумулятора растягивается, его сопротивление еще больше снижается, что означает, что его можно использовать, когда он подвергается нагрузкам, например, когда его пользователь тренируется.
Поскольку эластичный текстильный материал очень абсорбирующий, он задерживает много пота, поэтому аккумулятор остается включенным даже при непостоянной скорости потоотделения. Это важно для стабильного функционирования, поскольку количество выделяемого человеческого пота варьируется и зависит от области тела, в которой он находится, условий окружающей среды и времени суток.
Профессор Ли добавил: «Наше устройство может быть более долговечным, чем современные технологии, поскольку мы показали, что оно может выдерживать нагрузку от повседневной деятельности пользователя, а также многократное воздействие стресса или пота.
«Тонкий размер нашей батареи также решает две проблемы: пригодный для носки технология: традиционные кнопочные батарейки представляют собой проблему для достижения такого изящного внешнего вида, который привлекателен для потребителей, в то время как более тонкие батарейки снижают способность элемента нести достаточно заряда, чтобы работать в течение всего дня ».
Исследователи планируют дополнительно изучить влияние других компонентов человеческого пота и то, как такие факторы, как тепло тела, могут влиять на производительность батареи.
Бюро времени ELE
ELE Times предоставляет всесторонний глобальный обзор электроники, технологий и рынка. ELE Times не только предоставляет подробные статьи, но и привлекает самую большую, квалифицированную и очень заинтересованную аудиторию, ценящую наш своевременный, актуальный контент и популярные форматы. ELE Times помогает вам повысить осведомленность, привлечь трафик, донести свои предложения до нужной аудитории, привлечь потенциальных клиентов и лучше продавать свои продукты.
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminРазработана система интеллектуального управления доступом и идентификацией автомобилей (IAM)
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminФирма по кибербезопасности Norton покупает Avast более чем за 8 миллиардов долларов
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminXiaomi представляет CyberDog: красивого четвероногого робота
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminМягкий робот-хамелеон меняет цвет в реальном времени, чтобы соответствовать фону